231. NEUROSCIENCES & PSYCHOLOGIE

Rééducation des ondes cérébrales accélère l'apprentissage chez les adultes et les enfants.

Résumé : L'écoute du cycle des ondes cérébrales d'une personne avant qu'elle n'effectue une tâche d'apprentissage peut considérablement améliorer la vitesse à laquelle les compétences cognitives s'améliorent.

Source: Université de Cambridge

Les scientifiques ont montré pour la première fois qu'une brève écoute du cycle d'ondes cérébrales d'une personne avant qu'elle n'effectue une tâche d'apprentissage augmente considérablement la vitesse à laquelle les compétences cognitives s'améliorent.

Selon l'équipe à l'origine de l'étude, l'étalonnage des taux de diffusion d'informations pour qu'ils correspondent au rythme naturel de notre cerveau augmente notre capacité à absorber et à nous adapter aux nouvelles informations.

Des chercheurs de l'Université de Cambridge affirment que ces techniques pourraient nous aider à conserver la « neuroplasticité » beaucoup plus tard dans la vie et à faire progresser l'apprentissage tout au long de la vie.

"Chaque cerveau a son propre rythme naturel, généré par l'oscillation des neurones travaillant ensemble", a déclaré le professeur Zoe Kourtzi, auteur principal de l'étude du département de psychologie de Cambridge. "Nous avons simulé ces fluctuations pour que le cerveau soit en phase avec lui-même - et dans le meilleur état pour s'épanouir."

« La plasticité de notre cerveau est la capacité de se restructurer et d'apprendre de nouvelles choses, en s'appuyant continuellement sur les modèles précédents d'interactions neuronales. En exploitant les rythmes des ondes cérébrales, il peut être possible d'améliorer l'apprentissage flexible tout au long de la vie, de la petite enfance à l'âge adulte », a déclaré Kourtzi.

Les résultats, publiés dans la revue Cerebral Cortex , seront explorés dans le cadre du Center for Lifelong Learning and Individualized Cognition : une collaboration de recherche entre Cambridge et la Nanyang Technological University (NTU), Singapour.

Les neuroscientifiques ont utilisé des capteurs d'électroencéphalographie - ou EEG - attachés à la tête pour mesurer l'activité électrique dans le cerveau de 80 participants à l'étude et échantillonner les rythmes des ondes cérébrales.

L'équipe a pris des lectures d'ondes alpha. Le milieu de gamme du spectre des ondes cérébrales, cette fréquence d'onde a tendance à dominer lorsque nous sommes éveillés et détendus.

Les ondes alpha oscillent entre huit et douze hertz : un cycle complet toutes les 85 à 125 millisecondes. Cependant, chaque personne a sa propre fréquence alpha maximale dans cette plage.

Les scientifiques ont utilisé ces lectures pour créer une « impulsion » optique : un carré blanc scintillant sur un fond sombre au même rythme que l'onde alpha individuelle de chaque personne.

Les participants ont reçu une dose d'impulsion personnalisée de 1,5 seconde pour faire fonctionner leur cerveau à son rythme naturel - une technique appelée "entraînement" - avant de se voir présenter une tâche cognitive délicate et rapide : essayer d'identifier des formes spécifiques dans un barrage de fouillis visuels .

Un cycle d'ondes cérébrales se compose d'un pic et d'un creux. Certains participants ont reçu des impulsions correspondant au pic de leurs vagues, d'autres au creux, tandis que d'autres ont reçu des rythmes aléatoires ou au mauvais rythme (un peu plus rapides ou plus lents). Chaque participant a répété plus de 800 variations de la tâche cognitive, et les neuroscientifiques ont mesuré la rapidité avec laquelle les gens s'amélioraient.

Le taux d'apprentissage de ceux bloqués dans le bon rythme était au moins trois fois plus rapide que pour tous les autres groupes. Lorsque les participants sont revenus le lendemain pour effectuer une autre série de tâches, ceux qui avaient appris beaucoup plus rapidement sous entraînement avaient maintenu leur niveau de performance supérieur.

"C'était excitant de découvrir les conditions spécifiques dont vous avez besoin pour obtenir cet élan impressionnant dans l'apprentissage", a déclaré le premier auteur, le Dr Elizabeth Michael, maintenant à l'unité des sciences cognitives et cérébrales de Cambridge.

"L'intervention elle-même est très simple, juste un bref scintillement sur un écran, mais lorsque nous atteignons la bonne fréquence plus le bon alignement de phase, cela semble avoir un effet fort et durable."

Surtout, les impulsions d'entraînement doivent sonner avec le creux d'une onde cérébrale. Les scientifiques pensent que c'est le point d'un cycle où les neurones sont dans un état de "haute réceptivité".

"Nous avons l'impression d'être constamment attentifs au monde, mais en fait, notre cerveau prend des instantanés rapides, puis nos neurones communiquent entre eux pour enchaîner les informations", a déclaré la co-auteure, la professeure Victoria Leong, de la NTU et du département de pédiatrie de Cambridge. .

"Notre hypothèse est qu'en faisant correspondre la livraison d'informations à la phase optimale d'une onde cérébrale, nous maximisons la capture d'informations car c'est à ce moment que nos neurones sont au plus haut de l'excitabilité."

Des travaux antérieurs du laboratoire Baby-LINC de Leong montrent que les ondes cérébrales des mères et des bébés se synchroniseront lorsqu'ils communiqueront. Leong pense que le mécanisme de cette dernière étude est si efficace car il reflète la façon dont nous apprenons en tant que nourrissons.

"Nous exploitons un mécanisme qui permet à notre cerveau de s'aligner sur les stimuli temporels de notre environnement, en particulier les signaux de communication comme la parole, le regard et les gestes qui sont naturellement échangés lors des interactions entre parents et bébés", a déclaré Leong.

L'expérience sur les ondes cérébrales mise en place dans l'Adaptive Brain Lab, dirigé par le professeur Zoe Kourtzi, au sein du département de psychologie de l'Université de Cambridge. Crédit : Université de Cambridge

"Lorsque les adultes parlent à de jeunes enfants, ils adoptent un discours dirigé par l'enfant - une forme de parole lente et exagérée. Cette étude suggère que la parole dirigée par l'enfant peut être un moyen spontané de faire correspondre le rythme et d'entraîner les ondes cérébrales plus lentes des enfants pour soutenir l'apprentissage.

Les chercheurs affirment que, bien que la nouvelle étude ait testé la perception visuelle, ces mécanismes sont susceptibles d'être « du domaine général » : s'appliquant à un large éventail de tâches et de situations, y compris l'apprentissage auditif.

Ils soutiennent que les applications potentielles de l'entraînement des ondes cérébrales peuvent ressembler à de la science-fiction, mais sont de plus en plus réalisables. "Alors que notre étude utilisait des machines EEG complexes, il existe maintenant des systèmes de serre-tête simples qui vous permettent de mesurer assez facilement les fréquences cérébrales", a déclaré Kourtzi.

« Les enfants font maintenant une grande partie de leur apprentissage devant des écrans. On peut imaginer utiliser des rythmes d'ondes cérébrales pour améliorer certains aspects de l'apprentissage des enfants qui éprouvent des difficultés dans les salles de classe ordinaires, peut-être en raison de déficits attentionnels.

D'autres applications précoces de l'entraînement des ondes cérébrales pour stimuler l'apprentissage pourraient impliquer la formation dans des professions où l'apprentissage rapide et la prise de décision rapide sont essentiels, comme les pilotes ou les chirurgiens. "Les simulations de réalité virtuelle font désormais partie intégrante de la formation dans de nombreuses professions", a déclaré Kourtzi.

"La mise en œuvre d'impulsions qui se synchronisent avec les ondes cérébrales dans ces environnements virtuels pourrait donner un avantage aux nouveaux apprenants ou aider ceux qui se recyclent plus tard dans la vie."

À propos de cette actualité de la recherche sur l'apprentissage

Auteur : Fred Lewsey
Source : Université de Cambridge
Contact : Fred Lewsey – Université de Cambridge
Image : L'image est créditée à l'Université de Cambridge

Recherche originale : libre accès.
« Apprendre au rythme de votre cerveau : l'entraînement individualisé stimule l'apprentissage des décisions perceptives » par Zoe Kourtzi et al. Cortex cérébral

Abstrait

Apprendre au rythme de votre cerveau : l'entraînement individualisé stimule l'apprentissage pour les décisions perceptives

La formation est connue pour améliorer notre capacité à prendre des décisions lorsque nous interagissons dans des environnements complexes. Cependant, les individus varient dans leur capacité à apprendre de nouvelles tâches et à acquérir de nouvelles compétences dans différents contextes. Ici, nous testons si cette variabilité de la capacité d'apprentissage est liée à des états oscillatoires cérébraux individuels.

Nous utilisons un paradigme de scintillement visuel pour entraîner les individus à leur propre rythme cérébral (c'est-à-dire la fréquence alpha maximale) tel que mesuré par l'électroencéphalographie à l'état de repos (EEG). Nous démontrons que cet entraînement cérébral correspondant à la fréquence individuelle entraîne un apprentissage plus rapide dans une tâche d'identification visuelle (c.

De plus, nous montrons que l'apprentissage est spécifique à la relation de phase entre le scintillement entraînant et le stimulus visuel cible. L'EEG pendant l'entraînement a montré que l'entraînement alpha individualisé augmente la puissance alpha, induit l'alignement de phase dans la période de pré-stimulus et entraîne une latence plus courte des potentiels évoqués visuels précoces, suggérant que l'entraînement cérébral facilite le traitement visuel précoce pour prendre en charge de meilleures décisions perceptives.

Ces résultats suggèrent que l'entraînement cérébral individualisé peut stimuler l'apprentissage perceptif en modifiant les mécanismes de contrôle du gain dans le cortex visuel, indiquant un rôle clé pour les états oscillatoires neuronaux individuels dans l'apprentissage et la plasticité cérébrale.

Mars 2023